JP2000261988A - コギング防止と高速時低トルク化を図った電動・発電機 - Google Patents

コギング防止と高速時低トルク化を図った電動・発電機

Info

Publication number
JP2000261988A
JP2000261988A JP11066150A JP6615099A JP2000261988A JP 2000261988 A JP2000261988 A JP 2000261988A JP 11066150 A JP11066150 A JP 11066150A JP 6615099 A JP6615099 A JP 6615099A JP 2000261988 A JP2000261988 A JP 2000261988A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
stator
rotor
motor
permanent magnet
magnetically permeable
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP11066150A
Other languages
English (en)
Inventor
Hideo Kawamura
英男 河村
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Isuzu Ceramics Research Institute Co Ltd
Original Assignee
Isuzu Ceramics Research Institute Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Isuzu Ceramics Research Institute Co Ltd filed Critical Isuzu Ceramics Research Institute Co Ltd
Priority to JP11066150A priority Critical patent/JP2000261988A/ja
Priority to EP00301949A priority patent/EP1035635A2/en
Publication of JP2000261988A publication Critical patent/JP2000261988A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K21/00—Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets
    • H02K21/12—Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets with stationary armatures and rotating magnets
    • H02K21/14—Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets with stationary armatures and rotating magnets with magnets rotating within the armatures
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K11/00—Structural association of dynamo-electric machines with electric components or with devices for shielding, monitoring or protection
    • H02K11/04—Structural association of dynamo-electric machines with electric components or with devices for shielding, monitoring or protection for rectification
    • H02K11/049—Rectifiers associated with stationary parts, e.g. stator cores
    • H02K11/05—Rectifiers associated with casings, enclosures or brackets
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K1/00—Details of the magnetic circuit
    • H02K1/06—Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
    • H02K1/12—Stationary parts of the magnetic circuit
    • H02K1/16—Stator cores with slots for windings
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K29/00—Motors or generators having non-mechanical commutating devices, e.g. discharge tubes or semiconductor devices
    • H02K29/03—Motors or generators having non-mechanical commutating devices, e.g. discharge tubes or semiconductor devices with a magnetic circuit specially adapted for avoiding torque ripples or self-starting problems
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K3/00—Details of windings
    • H02K3/46—Fastening of windings on the stator or rotor structure
    • H02K3/48—Fastening of windings on the stator or rotor structure in slots
    • H02K3/487—Slot-closing devices
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K7/00—Arrangements for handling mechanical energy structurally associated with dynamo-electric machines, e.g. structural association with mechanical driving motors or auxiliary dynamo-electric machines
    • H02K7/10—Structural association with clutches, brakes, gears, pulleys or mechanical starters
    • H02K7/12—Structural association with clutches, brakes, gears, pulleys or mechanical starters with auxiliary limited movement of stators, rotors or core parts, e.g. rotors axially movable for the purpose of clutching or braking

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Iron Core Of Rotating Electric Machines (AREA)
  • Insulation, Fastening Of Motor, Generator Windings (AREA)
  • Connection Of Motors, Electrical Generators, Mechanical Devices, And The Like (AREA)
  • Permanent Magnet Type Synchronous Machine (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 この発明の電動・発電機は，永久磁石部材と
ステータコアとの間に配置した制御円筒部材をステータ
コアに対して相対移動させ，コギングの発生を防止する
と共に高速時低トルク化を図る。 【解決手段】 この電動・発電機は，ステータ４の内周
側に相対回転可能にハウジング１に回転可能に取り付け
られた透磁部１７と非透磁部２７とが円周状に順次配置
した制御円筒部材７と，制御円筒部材７を回転子３に応
じてステータ４に対して相対移動させるステッピングモ
ータ８を備えている。停止させる場合に制御円筒部材７
の透磁部１７をステータコア４の間隙の中央に移動させ
てステータコア１５の歯部に対してブリッジ状態に位置
させ，永久磁石部材５からの磁力をステータ４の周方向
に均一に流してコギングの発生を防止する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は，永久磁石から成
る回転子と該回転子の外周に配置されたステータとから
成るコギング防止と高速時低トルク化を図った電動・発
電機に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来，電動・発電機は，直流式，誘導式
のものがあり，最近では，永久磁石を用いたタイプが高
い発電効率又は電動効率が得られ，簡単な構造で構成で
きるということから，最近，工業用機器に多く使用され
るようになった。電動・発電機について，電圧及び電流
が増加するに従って回転子の回転数が上昇すると，回転
子には大きな遠心力が発生し，該遠心力に回転子が耐え
られないと，回転子が破壊されるので，回転子が遠心力
に耐えることが電動・発電機には要求される。そこで，
回転子を構成する永久磁石部材の外周を補強リング等の
補強部材で補強し，回転子が遠心力に耐えるように構成
されている。
【０００３】例えば，特開昭６２−２７２８５０号公報
に開示された永久磁石式回転機は，回転子に永久磁石が
配置され，可動磁性体が封入された回転子の回転で径方
向へ可動磁性体を案内する磁極片形成用の容器を回転子
に設けたものである。
【０００４】また，特開平７−２３６２６０号公報に開
示された高出力交流電動・発電機は，回転速度に応じて
磁束密度を制御して発電量を適正に制御するものであ
り，回転子とステータとの間に制御リングを相対回転可
能に配置し，制御リングに接離可能な透磁性体を設けた
ものである。
【０００５】ところで，車両に搭載してエンジンから放
出される排気ガスを浄化するため，ディーゼルパティキ
ュレートフィルタが設けられているが，ディーゼルパテ
ィキュレートフィルタでは，フィルタで捕集されたカー
ボン，ＨＣ等から成るパティキュレートを加熱焼却して
フィルタを再生するため，ヒータが設けられている。ヒ
ータに使用する電力を，車両に設けた発電機やバッテリ
から供給するが，車両には十分な電力が無いのは一般的
であり，そのためにも車両等に設けた電動・発電機につ
いて，高効率で，低速時にも十分な電力を供給できるも
のが望まれている。一方，地球環境を守るためにＣＯ2
の削減が求められ，自動車の燃費を良くする種々の技術
開発されている。その中で，電動機とエンジンを組み合
わせたハイブリット車が開発されつつあり，ハイブリッ
ト車には低速トルクを大幅に改善した電動機の開発が求
められている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら，永久磁
石を用いた電動・発電機は，構造が簡単であり，高出力
を出すことができるが，回転数が小さい時には，余り大
きなトルクを出すことができない。その理由は，電動・
発電機における永久磁石の磁力が固定されているので，
磁力を増すためには電動・発電機自体を大型に構成しな
ければ低速での磁力を大きくすることができないからで
ある。即ち，永久磁石では，磁束の発生領域は永久磁石
のサイズで決まっているので，回転子が高速で回転すれ
ば，磁束密度が多く成り，発電力も大きくなるが，回転
子が低速で回転すれば，磁束密度が少なくなって発電力
が低下する。従来の電動・発電機は，磁力を増加させる
ための構造が種々に開発されているが，決定的なものは
存在しないのが現状である。また，電動・発電機におい
て，永久磁石を用いた回転子を使用すれば，小型で高速
化することができるが，工作機械のような使用環境が厳
しい場所では，その構造が複雑になり，工作機械に組み
込むことが困難であり，成立が難しい。また，小型の回
転子を組み込んだ電動・発電機は，運転するには永久磁
石とステータとの距離が極力小さくなるように構成する
ことが好ましい。そのためには，回転子の外周面を高精
度に切削することが必要になる。
【０００７】また，永久磁石式電動・発電機は，高速時
の磁束を現象させることができないので，高速では高ト
ルク，高出力になり易く，反面，磁力により逆方向の電
流が流れ，この電流に対向して更に多量の電流を流さな
ければならないとい現象が発生する。特に，永久磁石を
用いた電動・発電機は，工作機械，産業機械等の機械装
置に組み込んだ場合に，始動時又は停止時に回転子の回
転が変動する現象が発生する。即ち，回転子の磁極がス
テータの磁極を通過する際に，磁束が変動することによ
って，電動・発電機で生じるトルク変動及び回転速度の
周期的変動，即ち，コギングという現象が発生し，機械
装置に精度上の問題を起こす。電動・発電機では，コギ
ング現象の発生を防止することが重要であるが，コギン
グ防止装置として簡単な構造で小スペースのものがない
のが現状である。
【０００８】通常，電動・発電機は，ステータコアの歯
部がＴ字形に形成されており，回転子の磁力を出来るだ
け集めるように構成されている。ステータコアの隣接す
る歯部の間には間隙が存在し，該間隙を通してステータ
コイルが歯部に巻き上げられている。電動・発電機で
は，ステータコアの歯部の磁路の中心付近に回転子の永
久磁石部材の中心部が位置した時に，回転子の回転が停
止状態に成り，磁束が最も多く流れることになる。この
状態から回転子が回転し，ステータコアの歯部の磁路の
中心付近から回転子の永久磁石部材の中心部が外れた時
に，磁力は回転子の回転を阻止するように作用し，更に
回転子の回転が進むと，次の磁極側に回転子が吸引さ
れ，磁路が合致即ち整合するように回転子の回転が加速
される。このような回転子の減速と加速の速度変動が，
いわゆるコギング現象である。電動・発電機における回
転子のコギングを防止する方法は，磁力線が常に均一に
移動するように構成できれば達成できる。例えば，全周
が鉄製円筒体中で磁石式回転体を回転させると，コギン
グは発生しないものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】この発明の目的は，全周
が鉄製円筒体中で磁石式回転体を回転させた場合に，コ
ギング現象が起こらないことに着眼し，ステータコアの
内周面に透磁部と非透磁部とが順次隣接する構造を持つ
制御円筒部材を配置し，運転時と停止させる時とで制御
円筒部材のステータコアに対する相対位置を変更し，運
転時には制御円筒部材の透磁部とステータコアの歯部と
を整合させるのに対し，回転子を停止させる時には制御
円筒部材をその透磁部とステータコアの歯部とで全周に
磁路が存在する位置に移動させて磁束が全周で均一に分
散して流れるようにして回転子の回転をスムースにし，
コギング現象の発生を防止して所定の場所で回転子を停
止させることができるコギング防止装置を備えた電動・
発電機を提供することである。
【００１０】この発明は，ハウジングに回転可能に支持
された回転軸に取り付けられ且つ周方向に隔置状態で配
置された板状の永久磁石部材を備えた回転子，該回転子
の外周側で前記ハウジングに固定されたステータ，該ス
テータの内周側に前記ステータに対して相対回転可能に
前記ハウジングに回転可能に取り付けられた制御円筒部
材，及び該制御円筒部材を前記回転子の駆動状態に応じ
て前記ステータに対して相対移動させる駆動手段を具備
し，前記ステータは切欠き部によって櫛歯状に周方向に
位置する歯部を有し，前記制御円筒部材は前記ステータ
の前記歯部を跨ぐ長さに相当する長さを有する透磁部と
前記透磁部間に介在された非透磁部とから円筒状に形成
されていることから成るコギング防止と高速時低トルク
化を図った電動・発電機に関する。
【００１１】この電動・発電機は，始動時には前記制御
円筒部材を前記回転子の回転方向に回転移動させて永久
磁石部材と前記ステータ間の磁束が回転方向に沿って前
記制御円筒部材に追従して流れるように変化させ，前記
回転子を起動させ，次いで回転を開始した前記回転子が
磁界の変化に従って連動して高速化を達成することがで
きる。また，停止時には前記制御円筒部材を前記回転子
の回転方向に回転移動させて前記制御円筒部材の前記透
磁部をを前記ステータの前記歯部間を跨ぐように配置さ
れた前記永久磁石部材からの磁束を絞り込むように制御
させ，前記回転子をスムースに停止させることができ
る。
【００１２】前記回転子は前記永久磁石部材が外周面に
配置されると共に前記回転軸の外周に配置された磁路コ
ア及び前記永久磁石部材の外周面に固定された非磁性の
補強部材を備え，また，前記ステータは内周部に周方向
に隔置状態の前記歯部と前記歯部間の間隙が形成された
前記ハウジングに固定されたステータコア及び該ステー
タコアの前記間隙を通って前記歯部に巻き上げられたス
テータコイルから構成されている。
【００１３】前記駆動手段は，前記ハウジングに取り付
けられたステッピングモータ，該ステッピングモータの
出力軸に設けられた出力歯車，及び該出力歯車に噛み合
い且つ前記ステータの外方へ延び出した前記制御円筒部
材の端部の外周面に固定された歯車から構成されてい
る。
【００１４】この電動・発電機は，始動時と停止時に，
前記制御円筒部材の前記透磁部が前記ステータコアの隣
接した前記歯部間にブリッジ状態に位置する時に，前記
永久磁石部材から前記制御円筒部材の前記切欠き部に配
置された前記非透磁部を通って前記ステータコアの前記
歯部へ抜ける磁束と，前記永久磁石部材の前記透磁部を
通って前記ステータコアの前記歯部へ抜ける磁束とがほ
ぼ同一の磁束密度になるように，前記制御円筒部材の前
記透磁部と前記非透磁部との半径方向のサイズが設定さ
れている。
【００１５】この電動・発電機は，運転中に，前記制御
円筒部材の前記透磁部を前記ステータコアの前記歯部に
対応する状態に位置させ，前記永久磁石部材からの磁束
を前記透磁部を通って前記ステータコアの前記歯部へ流
し，前記回転子の回転をスムースにすることができる。
【００１６】このコギング防止と高速時低トルク化を図
った電動・発電機は，上記のように構成したので，コギ
ング防止と高速時低トルク化を図る装置を構成する制御
円筒部材をステッピングモータ等の駆動手段によってス
テータコアに対して相対回転させて移動させるだけで，
制御円筒部材の透磁部がステータコアの歯部と歯部との
間にブリッジ状態に位置させ，永久磁石部材からの磁束
を周方向に均一に分散させることができ，容易にコギン
グを防止した状態で回転子をスムースに始動又は停止さ
せることができる。更に，高速時には，制御円筒部材を
ずらす方向に回転させて，透磁部の中心がステータの歯
部間に位置するようにすると，ステータの歯部に磁力が
流れないため，電動機のトルクを減少させることがで
き，トルクの発生を高速ほど減少させることができ，理
想的な電動機を実現できる。
【００１７】
【発明の実施の形態】以下，図面を参照して，この発明
によるコギング防止と高速時低トルク化を図った電動・
発電機の一実施例を説明する。図１はこの発明によるコ
ギング防止と高速時低トルク化を図った電動・発電機を
示す軸方向の断面図，図２は図１の電動・発電機におけ
るＡ−Ａ断面における断面を示し，回転子を停止させる
時のステータコアと制御円筒部材との位置関係を示す断
面図，図３は図１の電動・発電機におけるＡ−Ａ断面に
おける断面を示し，回転子が回転している時のステータ
コアと制御円筒部材との位置関係を示す断面図，及び図
４はコギング防止装置を構成する制御円筒部材の駆動手
段を示す説明図である。
【００１８】この発明によるコギング防止と高速時低ト
ルク化を図った電動・発電機は，例えば，回転軸２をコ
ージェネレーションシステムのエンジンに適用して発電
させたり，電動・発電機とエンジンを併設したハイブリ
ット自動車のエンジンに連結することによってエンジン
の回転力で電動又は発電したり，或いは工作機械等の機
械装置にコントローラの指令で作動させる小型の電動機
として適用できるものである。
【００１９】この実施例の電動・発電機は，主として，
回転子と固定子とを収容すると共に磁力通路を構成する
ハウジング１，ハウジング１に一対の軸受１３を介して
回転可能にそれぞれ支持されている回転軸２，回転軸２
に固定されている永久磁石部材５から成るロータ即ち回
転子３，回転子３の外周から隔置してハウジング１に固
定されている固定子即ちステータ４，及びステータ４の
内周側にステータ４に対して相対回転可能にハウジング
１に軸受１９を介して回転可能に取り付けられた制御円
筒部材７，及び制御円筒部材７を回転子３の駆動状態に
応じてステータ４に対して相対移動させる駆動手段，か
ら構成されている。図１では，制御円筒部材７は，軸受
１９を介してハウジング１に回転自在に取り付けられて
いるが，場合によっては，軸受１９を使用することな
く，ステータ４のステータコア２０に回転自在に嵌合さ
せることによってステータコア２０に相対回転可能に構
成することもできる。
【００２０】回転子３は，回転軸２の外周に配置された
磁路コア６，磁路コア６の外周面に配置された永久磁石
部材５，及び永久磁石部材５の外周面に固定された非磁
性の補強部材１６を備えている。また，ステータ４は，
内周部に切欠き部即ち間隙２１によって櫛歯状に周方向
に隔置状態で位置する歯部２０と，歯部２０間の切欠き
部である間隙２１が形成され且つハウジング１に固定さ
れたステータコア１５，及びステータコア１５の間隙２
１を通って歯部２０に巻き上げられたステータコイル１
４から構成されている。永久磁石部材５は，周方向に隔
置状態に配置され且つ軸方向に延びる磁石片５Ａと，隣
接する永久磁石部材５の磁石片５Ａ間に介在された非磁
性部材２７と，から構成されている。また，磁路コア６
は，透磁材と非磁性材が周方向に交互に配置されて円筒
状に形成することができる。
【００２１】回転子３は，その両端が回転軸２に設けら
れたねじ２８に押さえ板１２を介して固定ナット１１が
螺入され，回転子３が回転軸２の所定位置に固定されて
いる。また，回転軸２には，図示していないが，例え
ば，回転軸２の端部に入力となるベルトプーリが固定さ
れ，ベルトプーリにエンジンの出力軸に取り付けたベル
トが掛けられている。ステータ４は，図２に示すよう
に，積層された薄板のステータコア１５の間隙２１にス
テータコイル１４が巻き付けられている。ステータコア
１５における間隙２１の内周側には，制御円筒部材７が
近接してステータ１５に対して相対移動可能に配置され
ている。制御円筒部材７と回転子３との間には，隙間２
３が形成されている。
【００２２】制御円筒部材７を回転移動させる駆動手段
は，図４に示すように，ハウジング１に取り付けられた
ステッピングモータ８，ステッピングモータ８の出力軸
２５に設けられた出力歯車１０，及び出力歯車１０に噛
み合い且つステータ４より外方へ延び出した制御円筒部
材７の端部２４の外周面に固定された歯車９から構成さ
れている。ステッピングモータ８は，回転子３の回転状
態に応答してコントローラ２２の指令で作動される。制
御円筒部材７は，ステッピングモータ８の作動によって
ステータ４に対して順次一方向に相対回転移動する。
【００２３】このコギング防止と高速時低トルク化を図
った電動・発電機は，始動時には制御円筒部材７を回転
子３の回転方向に回転させてステータ４に対する位置を
変更させて磁束を変化させ，回転子３を起動させ，次い
で，回転を開始した回転子３が磁界の変化に従って連動
して回転子３の高速化が達成されるものである。
【００２４】この発明による電動・発電機におけるコギ
ング防止と高速時低トルク化を図る装置（コギング防止
装置）は，上記のように，制御円筒部材７によって構成
され，制御円筒部材７は，周方向に隔置状態でステータ
コア１５の歯部２０に対応して形成された切欠き部２６
を備えた透磁部１７と，切欠き部２６内に配置された非
透磁部１８とから構成されている。即ち，制御円筒部材
７は，ステータ４のステータコア１５の歯部２０を跨ぐ
長さに相当する長さを有する透磁部１７と，隣接する透
磁部１７間に介在され且つ歯部２０と同一或いは若干短
い長さに相当する長さを有する非透磁部１８とから円筒
状に形成されている。
【００２５】制御円筒部材７は，図２に示すように，制
御円筒部材７の透磁部１７がステータコア１５の隣接し
た歯部２０間，即ち，ステータコア１５の間隙を中心に
ブリッジ状態に位置する時に，永久磁石部材５から制御
円筒部材７の切欠き部２６に配置された非透磁部１８を
通ってステータコア１５の歯部２０へ抜ける磁束と，永
久磁石部材５の透磁部１７を通ってステータコア１５の
歯部２０へ抜ける磁束とがほぼ同一の磁束密度になるよ
うに，制御円筒部材７の透磁部１７と非透磁部１８との
サイズは，ステータコア１５の間隙に対して設定されて
いる。従って，ステッピングモータ８によって制御円筒
部材７の透磁部１７がステータコア１５の歯部２０と，
歯部２０との間でブリッジ状態になる位置まで相対回転
させることによって，永久磁石部材５から制御円筒部材
７の透磁部１７を通って歯部２０へ抜ける磁力線が周方
向に均一に移動することができる。
【００２６】また，制御円筒部材７は，図３に示すよう
に，制御円筒部材７の透磁部１７がステータコア１５の
歯部２０の中心に位置し，制御円筒部材７の非透磁部１
８はステータコア１５の間隙２１を中心に位置する時
に，磁力が永久磁石部材５から制御円筒部材７の透磁部
１７を通ってステータコア１５の歯部２０を通って流
れ，回転子３が回転運動する。
【００２７】上記のように，このコギング防止と高速時
低トルク化を図った電動・発電機は，回転子３が回転し
て運転されている時に，図３に示すように，制御円筒部
材７の透磁部１７がステータコア１５の歯部２０に対応
する位置に位置決めされ，また，図２に示すように，回
転子３が停止する時に，制御円筒部材７の透磁部１７は
ステータコア１５の隣接する歯部２０の間の位置にブリ
ッジ状態に位置決めされ，永久磁石部材５からステータ
コア１５の歯部２０への磁束が制御円筒部材７の周方向
に均一に分散して流れる。
【００２８】また，複数の永久磁石部材５をほぼ筒形状
に配置し，永久磁石部材５と永久磁石部材５と間の境界
領域に非磁性部材２７を構成するガラス材を充填し，永
久磁石部材５とガラス材とから成る全体の外形形状を，
ほぼ円筒状の永久磁石体を構成する。永久磁石部材５
は，内周側に一方の磁極（Ｎ極又はＳ極）が位置し，外
周側に他方の磁極（Ｓ極又はＮ極）が位置するように配
置され，周方向において隣接する永久磁石部材５の磁極
（Ｎ極とＳ極）は互いに相違するように配置されてい
る。
【００２９】図１に示すように，上側に位置する永久磁
石部材５は，その内周部がＳ極に且つ外周部がＮ極にな
るように配置されている。これに対して，下側に位置す
る永久磁石部材５は，その内周部がＮ極に且つ外周部が
Ｓ極になるように配置されている。従って，永久磁石部
材５によって発生する磁力線は，隣接する永久磁石部材
６との間でループを形成してスムースに抜けることがで
きる。従って，この高トルク型電動・発電機では，互い
に隣接する永久磁石部材５によって構成される円周方向
の磁路は，永久磁石部材５→磁路コア７→隣接する永久
磁石部材５→制御円筒部材７の透磁部１７→ステータ４
のステータコア１５→隣接する透磁部１７→最初の永久
磁石部材５，又は，永久磁石部材５→制御円筒部材７の
透磁部１７→ステータ４のステータコア１５→隣接する
透磁部１７→隣接する永久磁石部材５→磁路コア６→最
初の永久磁石部材５で形成されるループで形成される。
【００３０】この電動・発電機は，上記の構成を有する
ので，コントローラ１０の指令でステッピングモータ８
を回転されることによって，制御円筒部材７の透磁部１
７をステータコア１５の間隙２１の中央に位置させた
り，又は制御円筒部材７の透磁部１７をステータコア１
５の歯部２０の中央に位置させることができる。
【００３１】補強部材１６は，例えば，ガラス材で被覆
されたセラミックス及び／又は合金等の金属から成る補
強線或いはアモルファス合金の補強筒状体から成り，補
強線を永久磁石部材５の外周面に加熱状態で巻き上げる
ことによって補強線がガラス材で互いに固着されてい
る。また，補強線は，引張力を加えた状態で永久磁石部
材５の外周面へ巻き付けられ，冷却される時に伸び量が
低減して互いに適正に密着固定される。更に，補強部材
１６を構成する補強線は，非磁性のカーボン巻線，非磁
性の金属巻線，或いは薄板から構成されている。また，
補強部材１６を構成するガラス材は，ケイ酸ガラス及び
／又はホウケイ酸ガラスから構成されている。補強部材
１６を構成する補強線は，例えば，磁性を持たないカー
ボン繊維やセラミック繊維を樹脂材で固めて作製するこ
とができる。或いは，補強筒状体は，永久磁石部材５の
外周面に嵌合させ，変形させることによって永久磁石部
材５の外周面へ強固に固定される。
【００３２】更に，補強部材１６の隙間，隣接する永久
磁石部材５の間，及び隣接する透磁部６の間には，樹脂
材等の非磁性材を注入し，非磁性部材２７を介在させて
回転子３が完成されている。非磁性部材２７は，例え
ば，アルミニウム，オーステナイト鋼，ホウロウ材，或
いは，鉄及び銅と，ケイ酸ガラス及び／又はホウケイ酸
ガラス等のガラス材とを混合した混合材から構成されて
いる。例えば，永久磁石部材５を非磁性部材２７で互い
に接合させる場合には，非磁性部材２７を構成する混合
材とＡｌ2 Ｏ3 等のセラミックスとを，永久磁石部材５
の間に充填し，これを６００℃〜３００℃に加熱するこ
とによって非磁性部材２７が永久磁石部材５を互いに接
合させることができる。
【００３３】
【発明の効果】このコギング防止と高速時低トルク化を
図った電動・発電機は，上記のように構成されているの
で，回転子を停止させる場合即ち回転子の回転状態に応
答してコントローラの指令でステッピングモータを作動
し，永久磁石部材とステータコアとの間に配置された制
御円筒部材をステータコアに対して回転移動させるだけ
で，周方向に均一な磁束が流れるように設定でき，コギ
ングの発生が防止され，回転子をスムースに停止させる
ことができる。また，回転子の運転状態の時には，再び
コントローラの指令でステッピングモータを作動し，永
久磁石部材とステータコアとの間に配置された制御円筒
部材を回転移動させ，永久磁石部材からの磁束をステー
タコアの歯部に多く流して良好な運転状態を確保するこ
とができる。従って，この電動・発電機は，例えば，回
転エネルギを電気エネルギに変換する高速発電機や高速
モータとして適用できるものであり，発電機をコジェネ
レーションシステム，ハイブリット自動車用エンジン等
に容易に適用できると共に，工作機械等で使用される高
速回転のモータに適用することができる。この電動・発
電機は，例えば，６００００ｒｐｍという高速回転にも
耐えると共に，製造コストを低減でき，しかもコンパク
トに構成できる。
【００３４】更に，この電動・発電機は，所望に応じて
大径の永久磁石部材を安価に構成でき，大型や小型に適
宜に対応でき，高い出力を得ることができる。また，永
久磁石は，複数の永久磁石部材から筒状に配置されて構
成されているので，永久磁石部材自体を安価に作製でき
ると共に，永久磁石部材のサイズ，使用数によって所望
のサイズの径の回転子を作製することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明によるコギング防止と高速時低トルク
化を図った電動・発電機を示す軸方向の断面図である。
【図２】図１の電動・発電機におけるＡ−Ａ断面におけ
る断面を示し，回転子を停止させる時のステータコアと
制御円筒部材との位置関係を示す断面図である。
【図３】図１の電動・発電機におけるＡ−Ａ断面におけ
る断面を示し，回転子が回転している時のステータコア
と制御円筒部材との位置関係を示す断面図である。
【図４】コギング防止装置を構成する制御円筒部材の駆
動手段を示す説明図である。
【符号の説明】
１ ハウジング ２ 回転軸 ３ 回転子 ４ ステータ ５ 永久磁石部材 ５Ａ 磁石片 ６ 磁路コア ７ 制御円筒部材 ８ ステッピングモータ ９ 歯車 １０ 出力歯車 １３ 軸受 １４ ステータコイル １５ ステータコア １６ 補強部材 １７ 透磁部 １８ 非透磁部 ２０ 歯部 ２１ 間隙 ２２ コントローラ ２３ 隙間 ２４ 端部 ２５ 出力軸 ２６ 切欠き部 ２７ 非磁性部材
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成１２年３月３日（２０００．３．３）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項６
【補正方法】変更
【補正内容】
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１４】この電動・発電機は，始動時と停止時に，
前記制御円筒部材の前記透磁部が前記ステータコアの隣
接した前記歯部間にブリッジ状態に位置する時に，前記
永久磁石部材から前記制御円筒部材の前記切欠き部に配
置された前記非透磁部を通って前記ステータコアの前記
歯部へ抜ける磁束と，前記永久磁石部材の前記透磁部を
通って前記ステータコアの前記歯部へ抜ける磁束とがほ
ぼ同一の磁束密度になるように，前記制御円筒部材の前
記透磁部と前記非透磁部との周方向のサイズが設定され
ている。

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ハウジングに回転可能に支持された回転
    軸に取り付けられ且つ周方向に隔置状態で配置された板
    状の永久磁石部材を備えた回転子，該回転子の外周側で
    前記ハウジングに固定されたステータ，該ステータの内
    周側に前記ステータに対して相対回転可能に前記ハウジ
    ングに回転可能に取り付けられた制御円筒部材，及び該
    制御円筒部材を前記回転子の駆動状態に応じて前記ステ
    ータに対して相対移動させる駆動手段を具備し，前記ス
    テータは切欠き部によって櫛歯状に周方向に位置する歯
    部を有し，前記制御円筒部材は前記ステータの前記歯部
    を跨ぐ長さに相当する長さを有する透磁部と前記透磁部
    間に介在された非透磁部とから円筒状に形成されている
    ことから成るコギング防止と高速時低トルク化を図った
    電動・発電機。
  2. 【請求項２】 始動時には前記制御円筒部材を前記回転
    子の回転方向に回転移動させて永久磁石部材と前記ステ
    ータ間の磁束が回転方向に沿って前記制御円筒部材に追
    従して流れるように変化させ，前記回転子を起動させ，
    次いで回転を開始した前記回転子が磁界の変化に従って
    連動して高速化を達成することから成る請求項１に記載
    のコギング防止と高速時低トルク化を図った電動・発電
    機。
  3. 【請求項３】 停止時には前記制御円筒部材を前記回転
    子の回転方向に回転移動させて前記制御円筒部材の前記
    透磁部をを前記ステータの前記歯部間を跨ぐように配置
    された前記永久磁石部材からの磁束を絞り込むように制
    御させ，前記回転子をスムースに停止させることから成
    る請求項１又は２に記載のコギング防止と高速時低トル
    ク化を図った電動・発電機。
  4. 【請求項４】 前記回転子は前記永久磁石部材が外周面
    に配置されると共に前記回転軸の外周に配置された磁路
    コア及び前記永久磁石部材の外周面に固定された非磁性
    の補強部材を備え，また，前記ステータは内周部に周方
    向に隔置状態の前記歯部と前記歯部間の間隙が形成され
    た前記ハウジングに固定されたステータコア及び該ステ
    ータコアの前記間隙を通って前記歯部に巻き上げられた
    ステータコイルから構成されていることから成る請求項
    １〜３のいずれか１項に記載のコギング防止と高速時低
    トルク化を図った電動・発電機。
  5. 【請求項５】 前記駆動手段は，前記ハウジングに取り
    付けられたステッピングモータ，該ステッピングモータ
    の出力軸に設けられた出力歯車，及び該出力歯車に噛み
    合い且つ前記ステータの外方へ延び出した前記制御円筒
    部材の端部の外周面に固定された歯車から構成されてい
    ることから成る請求項１〜４のいずれか１項に記載のコ
    ギング防止と高速時低トルク化を図った電動・発電機。
  6. 【請求項６】 始動時と停止時に，前記制御円筒部材の
    前記透磁部が前記ステータコアの隣接した前記歯部間に
    ブリッジ状態に位置する時に，前記永久磁石部材から前
    記制御円筒部材の前記切欠き部に配置された前記非透磁
    部を通って前記ステータコアの前記歯部へ抜ける磁束
    と，前記永久磁石部材の前記透磁部を通って前記ステー
    タコアの前記歯部へ抜ける磁束とがほぼ同一の磁束密度
    になるように，前記制御円筒部材の前記透磁部と前記非
    透磁部との半径方向のサイズが設定されていることから
    成る請求項４〜５のいずれか１項に記載のコギング防止
    と高速時低トルク化を図った電動・発電機。
  7. 【請求項７】 運転中に，前記制御円筒部材の前記透磁
    部を前記ステータコアの前記歯部に対応する状態に位置
    させ，前記永久磁石部材からの磁束を前記透磁部を通っ
    て前記ステータコアの前記歯部へ流し，前記回転子の回
    転をスムースにすることから成る請求項４〜６のいずれ
    か１項に記載のコギング防止と高速時低トルク化を図っ
    た電動・発電機。
JP11066150A 1999-03-12 1999-03-12 コギング防止と高速時低トルク化を図った電動・発電機 Pending JP2000261988A (ja)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP11066150A JP2000261988A (ja) 1999-03-12 1999-03-12 コギング防止と高速時低トルク化を図った電動・発電機
EP00301949A EP1035635A2 (en) 1999-03-12 2000-03-09 Motor generator developing low torque at high-speed revolutions without cogging

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP11066150A JP2000261988A (ja) 1999-03-12 1999-03-12 コギング防止と高速時低トルク化を図った電動・発電機

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2000261988A true JP2000261988A (ja) 2000-09-22

Family

ID=13307561

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP11066150A Pending JP2000261988A (ja) 1999-03-12 1999-03-12 コギング防止と高速時低トルク化を図った電動・発電機

Country Status (2)

Country Link
EP (1) EP1035635A2 (ja)
JP (1) JP2000261988A (ja)

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6700242B2 (en) 2000-12-28 2004-03-02 Hideo Kawamura Magnetic flux controls for permanent-magnet motor-generator
US7342342B2 (en) 2003-07-18 2008-03-11 Yamaha Hatsudoki Kabushiki Kaisha Rotary electrical machine and electric vehicle having the same
US7468568B2 (en) 2004-02-06 2008-12-23 Yamaha Hatsudoki Kabushiki Kaisha Rotating electric machine and electrically driven vehicle
US7550894B2 (en) 2004-12-09 2009-06-23 Yamaha Hatsudoki Kabushiki Kaisha Rotary electrical machine
WO2009116384A1 (ja) * 2008-03-17 2009-09-24 株式会社小松製作所 電動モータのロータ構造
WO2012091833A3 (en) * 2010-12-30 2013-03-21 General Electric Company Electrical machine, rotor apparatus, and method
KR101354670B1 (ko) 2012-08-31 2014-02-03 한국과학기술원 발전기
KR101360010B1 (ko) 2006-02-10 2014-02-13 더 팀켄 컴퍼니 필드 약화 기능을 갖는 전기모터
WO2021124632A1 (ja) * 2019-12-20 2021-06-24 アイシン・エィ・ダブリュ株式会社 回転電機

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005245079A (ja) 2004-02-25 2005-09-08 Kohei Minato 磁力回転式モータ発電機
JP4626382B2 (ja) * 2005-04-28 2011-02-09 株式会社デンソー 電動機
JP4575891B2 (ja) * 2006-03-09 2010-11-04 三菱電機株式会社 回転電機
US20180358853A1 (en) * 2015-12-16 2018-12-13 Murat ATALAR Novel alternator producing high amounts of electricity with low cost
DE202019104522U1 (de) * 2019-08-16 2020-08-19 MS-Schramberg Holding GmbH Elektromagnetisches Bauteil
KR20210085589A (ko) 2019-12-31 2021-07-08 엘지전자 주식회사 모터 및 이를 포함하는 전기 자동차

Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6700242B2 (en) 2000-12-28 2004-03-02 Hideo Kawamura Magnetic flux controls for permanent-magnet motor-generator
US7342342B2 (en) 2003-07-18 2008-03-11 Yamaha Hatsudoki Kabushiki Kaisha Rotary electrical machine and electric vehicle having the same
US7468568B2 (en) 2004-02-06 2008-12-23 Yamaha Hatsudoki Kabushiki Kaisha Rotating electric machine and electrically driven vehicle
US7671503B2 (en) 2004-02-06 2010-03-02 Yamaha Hatsudoki Kabushiki Kaisha Rotating electric machine and electrically driven vehicle
US7550894B2 (en) 2004-12-09 2009-06-23 Yamaha Hatsudoki Kabushiki Kaisha Rotary electrical machine
EP2256909A2 (en) 2004-12-09 2010-12-01 Yamaha Hatsudoki Kabushiki Kaisha Rotary electrical machine
US7906884B2 (en) 2004-12-09 2011-03-15 Yamaha Hatsudoki Kabushiki Kaisha Rotary electrical machine
KR101360010B1 (ko) 2006-02-10 2014-02-13 더 팀켄 컴퍼니 필드 약화 기능을 갖는 전기모터
WO2009116384A1 (ja) * 2008-03-17 2009-09-24 株式会社小松製作所 電動モータのロータ構造
WO2012091833A3 (en) * 2010-12-30 2013-03-21 General Electric Company Electrical machine, rotor apparatus, and method
KR101354670B1 (ko) 2012-08-31 2014-02-03 한국과학기술원 발전기
WO2021124632A1 (ja) * 2019-12-20 2021-06-24 アイシン・エィ・ダブリュ株式会社 回転電機

Also Published As

Publication number Publication date
EP1035635A2 (en) 2000-09-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8067871B2 (en) Permanent magnet rotating electric machine and electric car using the same
JP2000261988A (ja) コギング防止と高速時低トルク化を図った電動・発電機
EP1895638B1 (en) Rotary electric machine
JP3709145B2 (ja) 永久磁石式発電・電動機の電圧安定装置
EP1037365A1 (en) Motor generator developing high torque
JP2007129869A (ja) 永久磁石式電動機
JP2004328944A (ja) 磁束制御型発電機
EP1071193B1 (en) Rotary electric machine
JP2013005648A (ja) 回転力発生装置
JP3490330B2 (ja) 高トルク型電動・発電機
JP4329511B2 (ja) 同期モータおよびそれを用いた車両ユニット
JP3698644B2 (ja) 永久磁石式発電・電動機の磁束制御装置
JP3907987B2 (ja) 磁束制御装置を備えた永久磁石式発電・電動機
JP2010516224A (ja) 多相の駆動もしくは発電電気マシン
JP3499463B2 (ja) 低速トルクを増大させる複合電動機
JP2003164125A (ja) 両面空隙型回転電機
JP3615146B2 (ja) 永久磁石式発電・電動機の磁束制御装置
JP3628900B2 (ja) 低速トルクを増大し高速トルクを抑制する電動・発電機
JP2000261996A (ja) 高トルク型電動・発電機
JPH07163073A (ja) 永久磁石式発電・電動機
JP2002345299A (ja) 永久磁石式発電・電動機の磁束密度変換装置
JP2003037966A (ja) 磁束制御装置を備えた永久磁石式発電・電動機
JP3435502B2 (ja) 扁重心発生の方法
JP2001157392A (ja) 発電・電動機におけるステータの構造
JP2000261992A (ja) 高トルク型電動・発電機